大數據文摘出品

作者：蔡婕、宋欣儀

眾所周知，蜘蛛俠擁有蜘蛛般敏銳的感官，它幫助超級英雄提前感知危險并迅速做出反應。

現在，無需放射性蜘蛛的叮咬，無人機和自動駕駛汽車也可以擁有超級英雄的感知能力。

在ACS Nano發表的一篇論文中，來自普渡大學，新加坡南洋理工大學和蘇黎世聯邦理工學院的研究人員提議將蜘蛛式傳感器集成到自動機器的外部。也就是說，汽車，飛機和無人機即將擁有蜘蛛般的感官。

蜘蛛俠的能力并非憑空虛構，蜘蛛的腿上的確有微小的敏感毛發，可以幫助它們避開掠食者或獵食獵物。研究人員正是受到蜘蛛、蝙蝠、鳥類和其他動物的啟發，建造了傳感器。

生物接受信息的路徑是：神經末梢——機械傳感器——檢測和處理動物生存所必需的信息。這些傳感器以頭發、纖毛或羽毛的形式出現。而這些動物真正關鍵的傳感器，是與稱之為“機械感受器”的特殊神經元相連的神經末梢。

但是根據發表在ACS Nano雜志上的研究，目前最先進的傳感器技術處理數據的速度也還不夠快，遠遠趕不上自然界的速度。

普渡大學（Purdue University）助理教授Andres Arrieta表示，“智能系統能夠收集的數據已經出現爆炸式增長，而且這一速度的增長速度超過了傳統計算能夠處理的數據。”

因為大自然并不需要收集每一條數據，它會過濾掉不需要的數據。

正如研究人員所解釋的那樣，自然界能夠如此快速地處理數據的一個原因是許多生物機械傳感器根據閾值（例如壓力或溫度的變化）來過濾數據——也就是它們不會處理所有數據，只留下生存所必需的信息。

例如，當獵物落在蜘蛛網上時，蜘蛛腿上的毛發以特定頻率振動并刺激機械傳感器。但是當灰塵落在卷筒紙上時，機械傳感器不會對振動的頻率做出反應。

研究人員正致力于開發能夠以類似方式響應的傳感器，有選擇地處理信息，從而減少數據負荷。

在自然界中，一旦特定水平的力激活了與毛發傳感器相關聯的機械感受器，這些感受器就會通過從一種狀態切換到另一種狀態的方式來計算信息。普渡大學的研究人員與新加坡南洋理工大學還有瑞士蘇黎世聯邦理工學院合作，設計了同樣原理的傳感器，并利用這些開/關狀態來解釋信號。

這些傳感器在預定的力水平提示時會改變形狀

研究人員證明，受蜘蛛毛發啟發而設計的機械傳感器可以被定制，用以檢測外力。在現實生活中，這些外力主要是指無人機、自動駕駛汽車行駛時候需要避免的障礙物。他們開發的傳感器不僅能夠以非常快的速度感知和過濾信息，并且可以進行計算，而且無需電源。

“硬件和軟件本質上沒有區別，它們都是相互關聯的。傳感器的作用是解釋、收集和過濾數據。”Arrieta說。

銜接硬件軟件之間的鴻溝之后，智能機器可以及時根據傳感器計算的結果做出反應。這些人工機械傳感器由于硬度高，能夠非常迅速地感知、過濾和計算。傳感器材料也經過了特意的選擇，在被滿足預定閾值的外力激活作用下，能夠快速改變形狀。形狀的改變使得材料內部的導電粒子相互靠近，從而使電流可以通過傳感器并攜帶信號。該信號將通知自主系統應如何響應。這樣，傳感器不僅可以快速檢測和過濾，而且還可以在沒有電源的情況下進行計算。

Purdue大學機械工程助理教授Andres Arrieta表示，植入傳感器之后，自動駕駛汽車可以會更好地檢測和避開物體，因為他們可以更快地處理感官信息。

更好的傳感能力使無人機可以在危險的環境中行駛，有效避免一些由人為錯誤引起的事故。

這項研究得到了蘇黎世聯邦理工學院和普渡大學的資助，這是普渡大學在人工智能，算法和自動化方面的進步的重要體現。

自2004年開始推出自動駕駛汽車技術以來，大家對于自動駕駛的前景充滿信心。多家公司已經加入這場角逐，包括科技巨頭谷歌，優步和特斯拉。同時許多傳統汽車制造商，如通用汽車，福特和沃爾沃也旋即加入了競爭。目前全球自動駕駛汽車市場的估值估計為540億美元，預計未來七年會增長到10倍左右。

一輛自動駕駛汽車

與此同時，我們看到自動駕駛汽車的安全與責任問題也在引起爭議。2018年優步自動駕駛車輛撞擊并導致了一名路人的死亡。這一事件引起了媒體的嘩然，這個事件之后以優步與受害者的家人達成和解協議為結局。

自動駕駛汽車領域的研究人員和工程師正在研究和定義安全性的參數。關于自動駕駛汽車的最大問題之一不是技術問題，而是社會問題：怎樣才算是足夠安全？也就是說，沒有明確的參數來確定安全性是否足夠，安全到什么地步可以允許自動駕駛汽車上路。

如今人控駕駛已經是一項非常安全的活動：在美國，大約每行駛1億英里有一人死亡。所以這樣推測，自動駕駛汽車需要做得更好。但要好多少不是一個簡單的答案。他們需要10％更安全嗎？100％更安全？如果這意味著更多的人在此期間死亡，那么等待自動駕駛汽車達到超高安全標準是否可以接受？

到目前為止，自動駕駛汽車和自動化技術已被證明是非常安全的，同時還在不斷進步，但它們并非萬無一失。我們必須回答的問題是我們如何定義安全，包括它的意義和我們如何證明它。將我們的生活置于自動汽車手中的想法還是令人害怕，即使它確實更安全。

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https://www.engadget.com/2019/05/21/sensors-autonomous-vehicles-spider-inspired/

https://www.sciencetimes.com/articles/22037/20190522/spidey-senses-could-help-autonomous-machines-see-better.htm

https://www.newsnation.in/auto-news/cars/soon-spidey-senses-could-help-self-driving-cars-avoid-crashes-article-225732.html